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Fibra multimodo de índice escalonado vs fibra multimodo de índice graduado

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Charlene

Traductor Don Juan
11 de abril de 2020
2020-09-25 21:13:54
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La fibra multimodo se puede dividir en fibra de índice escalonado y fibra de índice graduado de acuerdo con la distribución del índice de refracción de la fibra. Dado que los dos tipos de fibras multimodo difieren en principios de funcionamiento, se usan en diferentes escenarios. Lea esta publicación para obtener los detalles de los dos en los principios y aplicaciones de trabajo, así como sus diferencias.

Principios de funcionamiento y aplicaciones de fibra multimodo de índice escalonado

En fibras ópticas, una fibra de índice escalonado es una fibra donde existe un índice de refracción uniforme dentro del núcleo y existe un índice de refracción muy reducido en la interfaz de revestimiento del núcleo debido al índice de refracción más bajo en Revestimiento Para la fibra multimodo de índice de pasos, la luz se propaga en forma de zigzag a lo largo del eje fibra / núcleo de acuerdo con el principio de reflexión total. La luz que ingresa a la fibra en diferentes ángulos de incidencia atravesará diferentes caminos. Aunque las luces incidentes se propagan a la misma velocidad simultáneamente en la entrada, el tiempo para alcanzar la salida de la fibra es diferente, lo que resulta en una dispersión temporal llamada dispersión modal.

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Dado que las comunicaciones digitales utilizan pulsos de luz para transmitir señales a lo largo de la fibra, la dispersión modal hace que el pulso se ensanche severamente y se extienda cuando viajan junto con la fibra. Cuantos más modos transmita la fibra, más pulsos se distribuirán. Esto limita significativamente el ancho de banda de las fibras multimodo de índice de pasos. Además, la dispersión modal tampoco es buena para la comunicación por fibra óptica. Para los sistemas digitales de fibra óptica, cuando la dispersión es grave, hará que los pulsos se superpongan entre sí, causando interferencia entre símbolos (ISI) y aumentando la tasa de error de bits (BER). Por lo tanto, la dispersión de fibra no solo afecta la capacidad de transmisión de la fibra, sino que también limita la distancia de retransmisión de los sistemas de comunicación de fibra óptica. Debido a esa limitación, la fibra multimodo de índice de pasos se usa normalmente en sistemas de comunicación de corta distancia (dentro de unos pocos kilómetros) y de baja velocidad (8 Mb/s o menos) con un costo relativamente más bajo. Sin embargo, las cosas difieren en las fibras monomodo de índice de pasos. En una fibra monomodo de índice de pasos, solo puede transmitir luz de un modo. Por lo tanto, la dispersión modal es muy pequeña, causando menos impacto en la distancia de transmisión. Normalmente, las fibras monomodo son todas fibras de índice de paso.

Principios de funcionamiento y aplicaciones de fibra multimodo de índice graduado

La fibra multimodo de índice graduado es un tipo de fibra óptica donde el índice de refracción es mayor en el eje del núcleo y luego disminuye gradualmente hacia la interfaz de revestimiento del núcleo. Es decir, el índice de refracción de una fibra de índice graduado disminuye gradualmente desde su centro, y eventualmente disminuye al mismo valor que el revestimiento en el borde central. El cambio en el índice de refracción provoca refracción en lugar de reflexión interna total. Cuando la luz pasa a través de una capa con un índice de refracción más bajo, la luz se plegará nuevamente al eje de la fibra. La reflexión interna total no ocurre porque la refracción pliega la luz nuevamente dentro del eje de la fibra antes de que alcance el límite del revestimiento.

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Para la fibra multimodo de índice graduado, la luz viaja hacia adelante en forma de oscilación sinusoidal. Al igual que las fibras multimodo de índice escalonado, diferentes luces en una fibra multimodo de índice gradual viajan a lo largo de diferentes caminos. Sin embargo, la velocidad de propagación de la luz en fibras multimodo de índice graduado es diferente porque la velocidad de la luz guiada varía con el índice de refracción del núcleo de la fibra. Cuanto más se aleja la luz del centro de la fibra, más rápida es su velocidad. La diferencia de velocidad compensa las trayectorias más largas seguidas por los rayos de luz que se alejan más del centro de la fibra. Esta ecualización del tiempo de transmisión de los diferentes modos reduce en gran medida la dispersión del modo, haciendo un mayor ancho de banda en la fibra de índice gradual que la fibra de índice escalonado. Por lo tanto, la mayor parte de la fibra multimodo actual es fibra de índice graduado. En comparación con la fibra de índice escalonado, la fibra de índice gradual se usa generalmente en sistemas de comunicación de media distancia (10 ~ 20 km) y de velocidad relativamente más alta (34 ~ 140 Mb/s) con un costo más alto.

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Fibra multimodo de índice escalonado versus fibra multimodo de índice graduado

De todo lo anterior, la fibra multimodo de índice escalonado y la fibra multimodo de índice graduado difieren principalmente en los siguientes aspectos:

Características Fibra multimodo de índiceFibra multimodo de índice Escalonado graduado
Tamaño de ancho de banda Ancho de banda bajo Ancho de banda alto
Diámetro del núcleo 50-200 µm Alrededor de 50 µm
Escenarios de aplicación Normalmente se usa en sistemas de comunicación de corta distancia (dentro de unos pocos kilómetros) y de baja velocidad (8 Mb/s o menos) Usualmente se usa en media distancia (10 ~ 20 km) y sistemas de comunicación de velocidad relativamente más alta (34 ~ 140 Mb/s)
Forma de transmisión de datos Luz se propaga en forma de zigzag a lo largo del eje de fibra/núcleo Luz viaja hacia adelante en forma de oscilaciones/curvas sinusoidales
La dispersión modal Afecta la capacidad de transmisión de la fibra y la distancia Disminución muy grande de la dispersión que la fibra multimodo de índice escalonado, lo que aumenta el ancho de banda
Rendimiento Relativamente peor Relativamente mejor
Costo Bajo Alto